塑料焊接技術(shù)的建筑工程應(yīng)用

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摘要:工程塑料作為一種常見的建筑材料，在建筑工程中的應(yīng)用十分廣泛，但塑料間的連接問題一直制約著工程塑料的發(fā)展和推廣。文章通過整理部分常見的塑料焊接技術(shù)的特點，總結(jié)了一些塑料焊接技術(shù)的研究進展及其在工程中的應(yīng)用實力，為實際工程提供參考。

關(guān)鍵詞:工程塑料；塑料焊接工藝；建筑工程

0前言

隨著時間的發(fā)展，塑料的種類不斷增多，性能也越來越好，足以適應(yīng)實際工程中復(fù)雜的情況。在建筑工程中使用塑料可以有效提高結(jié)構(gòu)各方面的性能。塑料焊接技術(shù)是一種常見的塑料與塑料間的連接技術(shù)，它能夠使塑料板緊密結(jié)合，焊接完成的構(gòu)件有良好的整體性和密封性，可以解決施工過程中很多實際問題，為工程中遇到的很多難題提供新的解決途徑。同時，塑料焊接技術(shù)的應(yīng)用有助于加快施工進度，節(jié)省經(jīng)費。文章對塑料焊接技術(shù)進行了調(diào)研整理，列舉了一些常見的塑料焊接技術(shù)，并針對不同的焊接技術(shù)分析其特點，為實際工程提供參考和依據(jù)。

1塑料構(gòu)件之間的連接方式

塑料構(gòu)件之間常見的連接方法有熱熔、粘貼、焊接等方式。熱熔連接是將兩個或多個塑料部件加熱直到熔融，將經(jīng)過加熱處于熔融狀態(tài)的塑料部件放在一起，并在外部壓力作用下使兩個或多個熔融面緊密貼合，待其冷卻后成為一個整體。熱熔粘貼連接是利用粘貼劑將幾個塑料部件粘貼在一起，待一段時間后，粘貼劑完全固化，整體達到一定的力學(xué)性能。焊接是兩種或兩種以上的塑料構(gòu)件，通過加熱、加壓等方式，使不同構(gòu)件中分子相互擴散，從而使部件緊密結(jié)合的工藝過程。

2常見的塑料焊接技術(shù)

塑料焊接是一種常見的塑料與塑料之間連接的方式，由于塑料焊接工序簡單易操作、焊接性能較好，所以應(yīng)用廣泛，常見于我們的日常生活中。塑料焊接方法可分為以下幾種:外加熱源焊接、機械運動焊接、電磁作用焊接。其中，常見的外加熱源的塑料焊接技術(shù)有熱板焊接、熱風(fēng)焊接、熱棒焊接和脈沖焊接等；機械運動的焊接技術(shù)有摩擦焊接和超聲波焊接；電磁作用軟焊接的塑料焊接技術(shù)有高頻焊接、紅外線焊接和激光焊接。

2.1熱板焊接

熱板焊接是一種常見的塑料焊接工藝。將待焊接的塑料構(gòu)件放在帶有控溫裝置的熱板上對其進行加熱，然后用將加熱熔化的表面擠壓在一起，待其冷卻后完成焊接。熱板焊接適用于于各種尺寸的構(gòu)件，對焊接面的面積沒有要求，具有操作簡便、靈活度高、焊縫精密誤差低等優(yōu)點。常用于高分子樹脂構(gòu)件和塑料構(gòu)件的焊接。

2.2熱氣體焊接

熱氣體焊接是一種操作靈活簡單的塑料焊接方式。焊接時先對焊槍內(nèi)的電阻進行加熱，通過電機吹出的風(fēng)帶走電阻的熱能形成高溫?zé)釟怏w，用高溫氣體加熱使待焊接的塑料構(gòu)件熔化并粘合在一起，待焊縫冷卻凝固后完成焊接。熱氣體焊接分為點焊、擠焊和永久熱氣焊三種。點焊是使用特殊的焊槍對材料進行臨時加熱焊接,無需使用焊條，這種焊接方法快捷簡便，適合于臨時焊接和小構(gòu)件的焊接，但焊縫的強度不高；永久焊要使用與待焊材料相同的焊條，焊槍在焊接區(qū)域上以來回移動，使焊條和焊槽軟化并粘合在一起，待其完全固化后完成焊接。擠焊是指對填充塑料以焊條的形式給出。首先將焊條填入焊槍內(nèi)，然后由焊槍內(nèi)的電動機驅(qū)動加熱將加熱后的焊條擠出，最后將擠出的焊條填入焊槽內(nèi)，待焊接區(qū)域冷卻后完成焊接。

2.3超聲波焊接

超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將高頻電流轉(zhuǎn)換成低頻率的電能，再將轉(zhuǎn)換后的低頻率電能轉(zhuǎn)化為同等頻率的機械運動，隨后通過變幅傳感裝置將低頻機械運動傳遞到焊頭。焊頭將震動轉(zhuǎn)化來的能量傳遞到待焊區(qū)域,使待焊的塑料面迅速熔化，在外力的作用下使其成為一體。當(dāng)超聲波停止作用后，對焊接部位進行降溫，使其凝固并冷卻到常溫，完成焊接流程，超聲波焊接可以最大限度地保證焊接區(qū)域塑料的性能，使其焊接強度更接近與原材料的強度。

2.4激光焊接

激光焊接技術(shù)在20世紀70年代出現(xiàn)，這種技術(shù)借助激光產(chǎn)生的熱能對待焊接的塑料構(gòu)件進行加熱，進而完成焊接。但當(dāng)時由于技術(shù)條件所限，無法推廣應(yīng)用。從20世紀90年代后，由于技術(shù)革新，激光焊接的成本大幅下降，該技術(shù)的優(yōu)勢才逐漸顯露出來，在市場上不斷推廣并且得到了廣泛應(yīng)用。激光焊接的優(yōu)勢在于焊接精密度極高，焊接過程清潔環(huán)保，適用于加工精密的塑料構(gòu)件。而且由于激光焊接技術(shù)機械化、智能化程度高，其焊接速度快，十分適合大批量加工、流水線作業(yè)。

3塑料焊接技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

陶永亮等介紹了熱塑性塑料的焊接方法及原理,分析了超聲波焊接、激光焊接、摩擦焊接、熱風(fēng)焊接、高頻焊接、感應(yīng)焊接等方法，并總結(jié)了塑料焊接在工程中應(yīng)用方面的情況[1]。龔飛研究了近紅外線激光在以塑料為介質(zhì)時發(fā)生的的反射、散射和透射作用。在激光透射焊接的原理和基礎(chǔ)上，對搭接接頭形式進行改進，分析了塑料的熱力學(xué)性能，研究了熱塑性塑料pp激光透射焊接技術(shù)[2]。張新、張晉安等提出了pp塑料激光透射焊接剪切強度測試的方法，采用新的試樣制備方法，選取透明和不透明兩種聚丙烯（PP）材料在萬能材料試驗機上進行了驗證性試驗，得到了較為精確的塑料焊接強度和焊縫的剪切強度，為塑料焊接在實際工程中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)[3]。蘇州混凝土水泥制品研究院于2012年11月起草了《內(nèi)襯PVC片材混凝土和鋼筋混凝土排水管》行業(yè)規(guī)范，里面詳細規(guī)定了PVC膠片的焊接要求[4]。牛國梁就建筑用塑料門窗主型材可焊接性及其檢驗進行簡單的介紹，并且對影響主型材可焊接性的相關(guān)因素進行分析，使施工人員對建筑用塑料門窗主型材可焊接性及其檢驗有一個整體上的把握[5]。張耀君根據(jù)激光透射焊接的機理，采用工藝實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，以PMMA材料為研究對象，進行了較為系統(tǒng)的研究。分析了影響焊接質(zhì)量的主要影響因素，并選取激光功率、焊接速度、光斑直徑和脈沖頻率為主要研究參數(shù)，為研究焊接機理提供了新的方法，為提高焊接精度提供了理論依據(jù)[6]。劍橋大學(xué)與英國焊接研究所在傳統(tǒng)的電子束光刻和激光焊接技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)了新的塑料焊接技術(shù)。用該技術(shù)對熱塑性塑料進行焊接，形成國際上最小的焊縫，填補了該領(lǐng)域的空白。呂康成等針對現(xiàn)有的隧道防水層鋪設(shè)工藝存在的問題，對水密塑料焊接組件的防水性能進行了實驗[7]，并研究了使用水密塑料組件進行隧道防水層鋪設(shè)的方法。

4結(jié)語

工程塑料種類繁多,作為一種常見的建筑材料，有很大的發(fā)展和應(yīng)用潛力。文章介紹的熱板焊接、熱氣體焊接、激光焊接塑料和超聲波焊接等技術(shù)在當(dāng)前塑料焊接技術(shù)中使用較為廣泛。這些焊接技術(shù)經(jīng)濟性好，可靠性強，操作簡便。在推廣綠色建筑和節(jié)能建筑的今天，有很大的使用意義和廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻:

[1]陶永亮.塑料焊接加工幾種方法[J].塑料制造,2011,12:75-79.

[2]龔飛.熱塑性塑料PP激光透射焊接技術(shù)研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2011.

[3]張新,張晉安.PP塑料激光焊接透射焊接焊接剪切強度測試方法研究[J].激光應(yīng)用技術(shù),2014,44(6):619-623.

[4]JC/T2280—2014,內(nèi)襯PVC片材混凝土和鋼筋混凝土排水管[S].蘇州:蘇州混凝土水泥制品研究院有限公司,2014.

[5]牛國梁.建筑用塑料門窗主型材可焊接性及其檢驗[J].門窗,2014(3):252.

[6]張耀君.塑料激光透射焊接工藝研究及其數(shù)值模擬[D].華南理工大學(xué),2012.

[7]呂康成,許鵬,馬超超,吉哲.基于水密型塑料組件的隧道防水層鋪設(shè)方法研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2012,49(6):38-42.

作者:王振清 席達 張慶章 丁明 單位:河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院